DE102019204612A1 - Manufacturing station for processing components - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Fertigungsstation (1) zur Bearbeitung von Bauteilen, mit mehreren auswechselbaren Geometrievorrichtungen (2) zum Aufspannen von unterschiedlichen Bauteilvarianten. Die Geometrievorrichtungen (2) sind mittels eines Drehtisches (11) zwischen einer das jeweilige Bauteil lagegenau fixierenden Arbeitsposition (10) und einer Bereitschaftsposition (16) verfahrbar. Dabei ist der Drehtisch (11) zur gleichzeitigen Aufnahme einer in der Arbeitsposition (10) angeordneten Geometrievorrichtung (2) und einer in der Bereitschaftsposition (16) angeordneten Geometrievorrichtung (2) ausgestaltet. Außerdem sind die Geometrievorrichtungen (2) mittels einer Regalbedieneinrichtung (13) zwischen der Bereitschaftsposition (16) und einer Lagerposition (18) in einem Regal (12) verfahrbar, wobei in dem Regal (12) mehrere Geometrievorrichtungen (2) vertikal übereinander anordbar sind.The invention relates to a production station (1) for processing components, with several exchangeable geometry devices (2) for clamping different component variants. The geometry devices (2) can be moved by means of a turntable (11) between a working position (10), which fixes the respective component precisely, and a standby position (16). The turntable (11) is designed to simultaneously accommodate a geometry device (2) arranged in the working position (10) and a geometry device (2) arranged in the standby position (16). In addition, the geometry devices (2) can be moved between the standby position (16) and a storage position (18) in a rack (12) by means of a shelf operating device (13), with several geometry devices (2) being vertically stackable in the rack (12).
Description
Die Erfindung betrifft eine Fertigungsstation zur Bearbeitung von Bauteilen, mit mehreren auswechselbaren Geometrievorrichtungen zum Aufspannen von unterschiedlichen Bauteilvarianten.The invention relates to a production station for processing components, with several exchangeable geometry devices for clamping different component variants.
Aus der
Als nachteilig erweist sich hierbei der erhöhte Platz-/ Flächenbedarf für die beiden Trommelmagazine und für die für den Transport der Spannrahmen erforderliche Transporteinrichtung. Darüber hinaus lässt sich durch die beiden Trommeleinrichtungen nur eine begrenzte Anzahl an unterschiedlichen Spannrahmen bevorraten. Hierbei steht die Anzahl der bevorrateten Spannrahmen in unmittelbarem Zusammenhang mit dem erforderlichen Platzbedarf für die gesamte Fertigungsstation. Je mehr unterschiedliche Spannrahmen gespeichert werden sollen, desto mehr Flächenbedarf ist vorhanden. Außerdem erweist sich die unproduktive Stillstandzeit der Bearbeitungsvorrichtung während des Wechsels der Spannrahmen, also während des Transports des bisher verwendeten Spannrahmens in eines der Trommelmagazine, des Verfahrens der Transporteinrichtung zwischen den Trommelmagazinen und des anschließenden Transports eines neuen Spannrahmens in die Bearbeitungsvorrichtung ebenfalls als nachteilig.The increased space / surface requirement for the two drum magazines and for the transport device required for transporting the tenter frames proves to be disadvantageous. In addition, only a limited number of different clamping frames can be stored due to the two drum devices. The number of tensioning frames in stock is directly related to the space required for the entire production station. The more different clamping frames are to be stored, the more space is required. In addition, the unproductive downtime of the processing device during the change of the clamping frame, i.e. during the transport of the previously used clamping frame into one of the drum magazines, the movement of the transport device between the drum magazines and the subsequent transport of a new clamping frame into the processing device also proves to be disadvantageous.
Die
Hierbei erweist sich ebenfalls der erhöhte Platz- und Flächenbedarf für die auf Transportbahnen umlaufenden Spannrahmen als nachteilig. Darüber hinaus werden aufwendige und kostenintensive Transportsysteme, wie beispielsweise Elektrohängebahnen, Kettenförderer oder sonstige fahrerlose Transportsysteme benötigt, welche neben den hohen Anschaffungskosten auch einen hohen Energiebedarf haben.Here, too, the increased space and surface requirements for the tensioning frames circulating on the conveyor tracks proves to be disadvantageous. In addition, complex and cost-intensive transport systems, such as electric monorail systems, chain conveyors or other driverless transport systems, are required, which in addition to the high acquisition costs also have a high energy requirement.
Eine weitere Montagestation zur Fertigung von Fahrzeugkarosserien, welche mehrere auswechselbare Spannrahmen umfasst, ist aus der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fertigungsstation der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, mittels welcher der Flächenbedarf und die Betriebsmittelinvestitionen sowie die Stillstandzeiten der Fertigungsstation bei einem Wechsel der zu bearbeitenden Bauteilvariante reduziert werden. Gleichzeitig soll die Flexibilität der Fertigungsstation im Hinblick auf die Anzahl an unterschiedlichen Bauteilvarianten erhöht werden.The invention is based on the object of providing a production station of the type mentioned at the outset, by means of which the space requirement and the investment in operating resources as well as the downtimes of the production station are reduced when the component variant to be processed is changed. At the same time, the flexibility of the production station with regard to the number of different component variants is to be increased.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Fertigungsstation gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.This object is achieved with a production station according to the features of
Erfindungsgemäß ist also eine Fertigungsstation zur Bearbeitung von Bauteilen, mit mehreren auswechselbaren Geometrievorrichtungen zum Aufspannen von unterschiedlichen Bauteilvarianten vorgesehen, bei welcher die jeweiligen Geometrievorrichtungen mittels eines Drehtisches zwischen einer das jeweilige Bauteil lagegenau fixierenden Arbeitsposition und einer Bereitschaftsposition verfahrbar sind, wobei der Drehtisch zur gleichzeitigen Aufnahme einer in der Arbeitsposition angeordneten Geometrievorrichtung und einer in der Bereitschaftsposition angeordneten Geometrievorrichtung ausgestaltet ist und bei welcher die jeweiligen Geometrievorrichtungen mittels einer Regalbedieneinrichtung zwischen der Bereitschaftsposition und einer Lagerposition in einem Regal verfahrbar sind, wobei in dem Regal mehrere Geometrievorrichtungen vertikal übereinander anordbar sind.According to the invention, a manufacturing station for processing components, with several interchangeable geometry devices for clamping different component variants is provided, in which the respective geometry devices can be moved by means of a turntable between a work position that fixes the respective component precisely and a standby position, the turntable for simultaneous reception of a Geometry device arranged in the working position and a geometry device arranged in the standby position is designed and in which the respective geometry devices can be moved between the standby position and a storage position on a shelf by means of a storage and retrieval unit, with several geometry devices being vertically stackable in the shelf.
Durch die Kombination des Drehtisches mit dem Regal und der Regalbedieneinrichtung sind im Vergleich zu dem eingangs genannten Stand der Technik ein geringerer Flächenbedarf, ein geringerer Energiebedarf und geringere Investitionen für Betriebsmittel erforderlich. Durch den insgesamt zwei Geometrievorrichtungen aufnehmenden Drehtisch kann bei einem Wechsel der Bauteilvariante der Austausch der Geometrievorrichtung durch ein Verschwenken des Drehtisches besonders schnell, insbesondere innerhalb von wenigen Sekunden erfolgen. Dabei kann die Anordnung einer Geometrievorrichtung in der Bereitschaftsposition erfolgen, während sich eine andere Geometrievorrichtung in der Arbeitsposition auf dem Drehtisch befindet bzw. während das Bauteil in der Fertigungsstation bearbeitet wird. Hierdurch kann die Stillsandzeit der Fertigungsstation bei einem Wechsel der zu bearbeitenden Bauteilvariante erheblich verkürzt bzw. die Anlagenverfügbarkeit erhöht werden. Gleichzeitig kann die Flexibilität der Fertigungsstation im Hinblick auf die Anzahl an unterschiedlichen Bauteilvarianten erhöht werden, da die unterschiedlichen Geometrievorrichtungen in dem als Hochregal ausgebildeten Regal vertikal übereinander anordbar sind. Diese Flexibilität kann dadurch gesteigert werden, dass das Regal modular erweitert werden (kann) und dadurch zusätzliche Geometrievorrichtungen aufnehmen kann. Darüber hinaus können die in dem Regal angeordneten Geometrievorrichtungen während des Betriebs der Fertigungsstation durch andere Geometrievorrichtungen zur Bearbeitung weiterer Bauteilvarianten ausgetauscht werden. Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Fertigungsstation gegenüber den aus dem eingangs genannten Stand der Technik bekannten Fertigungsstationen sind die geringere Störanfälligkeit sowie ein wesentlich geringerer Steuerungsaufwand.Due to the combination of the turntable with the shelf and the shelf operating device, a lower space requirement, a lower energy requirement and lower investments for operating resources are required compared to the prior art mentioned at the beginning. Due to the turntable accommodating a total of two geometry devices, when the component variant is changed, the geometry device can be exchanged particularly quickly by pivoting the turntable, in particular within a few seconds. A geometry device can be arranged in the standby position while another geometry device is in the working position on the turntable or while the component is being processed in the manufacturing station. As a result, the standstill time of the production station can be considerably shortened or the system availability can be increased when the component variant to be processed is changed. At the same time, the flexibility of the manufacturing station in terms of the number of different component variants can be increased, since the different geometry devices can be arranged vertically one above the other in the high-bay shelf. This flexibility can be increased by the fact that the shelf can (can) be expanded in a modular manner and can thus accommodate additional geometry devices. In addition, the geometry devices arranged on the shelf can be exchanged for other geometry devices for processing further component variants during operation of the production station. Further advantages of the manufacturing station according to the invention compared to the manufacturing stations known from the prior art mentioned at the beginning are the lower susceptibility to failure and a significantly lower control effort.
Hierbei erweist es sich als besonders vorteilhaft, dass der Drehtisch um eine vertikale Achse verschwenkbar ist. Hierdurch bildet der Drehtisch eine horizontale Ablagefläche für die in der Bereitschaftsposition und der Arbeitsposition angeordneten Geometrievorrichtungen. Diese liegen schwerkraftbedingt auf der Ablagefläche des Drehtisches auf, wobei zur definierten Positionierung der jeweiligen Geometrievorrichtungen auf dem Drehtisch entsprechende Positioniereinrichtungen an den Geometrievorrichtungen und/oder an dem Drehtisch vorgesehen sein können.It proves to be particularly advantageous that the turntable can be pivoted about a vertical axis. As a result, the turntable forms a horizontal storage surface for the geometry devices arranged in the standby position and the working position. Due to the force of gravity, these lie on the support surface of the turntable, whereby for the defined positioning of the respective geometry devices on the turntable, corresponding positioning devices can be provided on the geometry devices and / or on the turntable.
Eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung wird auch dadurch erreicht, dass die beiden auf dem Drehtisch angeordneten Geometrievorrichtungen einander diametral gegenüberliegend angeordnet sind. Durch die diametrale Anordnung der Geometrievorrichtungen in der Arbeitsposition und der Geometrievorrichtung in der Bereitschaftsposition kann der Wechsel der Geometrievorrichtungen zwischen der Arbeitsposition und der Bereitschaftsposition durch ein Verschwenken des Drehtisches um 180° erfolgen. Hierdurch kann ein Wechsel der Geometrievorrichtung bei einem Wechsel der zu fertigenden Bauteilvariante besonders schnell, insbesondere innerhalb weniger Sekunden erfolgen, sodass die Zeit für einen Geometrievorrichtungswechsel im Vergleich zu den bekannten Fertigungsstationen erheblich reduziert werden kann.A particularly useful embodiment of the invention is also achieved in that the two geometry devices arranged on the turntable are arranged diametrically opposite one another. Due to the diametrical arrangement of the geometry devices in the working position and the geometry device in the standby position, the geometry devices can be changed between the working position and the standby position by pivoting the turntable through 180 °. As a result, when the component variant to be manufactured is changed, the geometry device can be changed particularly quickly, in particular within a few seconds, so that the time for a geometry device change can be significantly reduced compared to the known manufacturing stations.
Ein weiteres erfindungsgemäßes Merkmal besteht darin, dass das Regal mehrere vertikal übereinander angeordnete und voneinander beabstandete Ablagen für jeweils zumindest eine Geometrievorrichtung aufweist. Hierbei ist der Abstand der Ablagen relativ zueinander derart bemessen, dass die jeweilige Geometrievorrichtung mittels des Regalbediengeräts ohne Kollision mit dem Regal, mit einer anderen Ablage oder mit einer auf der Ablage angeordneten anderen Geometrievorrichtung auf einer unbesetzten Ablage des Regals abgelegt bzw. entnommen werden kann. Das Regal ist als Hochregal ausgebildet und umfasst ein Stahlgerüst, welches insbesondere in der Höhe erweiterbar ist. Die Ablagen werden beispielsweise durch am Regal angeordnete Kragträger gebildet, wobei jede Ablage zumindest zwei Kragträger umfasst. Alternativ können die Ablagen auch als Flächenelement bzw. Regalboden ausbildet sein.Another inventive feature consists in the fact that the shelf has a plurality of shelves arranged vertically one above the other and spaced apart for each at least one geometry device. The distance between the shelves is dimensioned in such a way that the respective geometry device can be stored or removed from an unoccupied shelf of the shelf without colliding with the shelf, with another shelf or with another geometry device arranged on the shelf. The shelf is designed as a high shelf and comprises a steel frame, which is particularly expandable in height. The shelves are formed, for example, by cantilever beams arranged on the shelf, each shelf comprising at least two cantilever beams. Alternatively, the shelves can also be designed as a surface element or shelf.
Hierbei hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, dass während des Transports der Geometrievorrichtung zwischen der Bereitschaftsposition und der Lagerposition zumindest eine von den mehreren vertikal übereinander angeordneten Ablagen des Regals unbesetzt ist. Hierdurch ist gewährleistet, dass eine in der Bereitschaftsposition auf dem Drehtisch angeordnete Geometrievorrichtung von dem Regalbediengerät aufgenommen und prozesssicher und schnell in dem Regal abgelegt werden kann, sodass das Regalbediengerät unmittelbar anschließend eine für die Bearbeitung einer anderen Bauteilvariante vorgesehene Geometrievorrichtung von einer anderen Ablage des Regals entnehmen und in der Bereitschaftsposition auf dem Drehtisch positionieren kann.It has proven to be particularly advantageous here that during the transport of the geometry device between the standby position and the storage position at least one of the multiple shelves of the shelf arranged vertically one above the other is unoccupied. This ensures that a geometry device arranged in the standby position on the turntable can be picked up by the storage and retrieval unit and quickly and reliably stored on the shelf, so that the storage and retrieval unit can then immediately remove a geometry device intended for processing another component variant from another shelf on the shelf and can position in the standby position on the turntable.
Weiterhin ist vorgesehen, dass die Regalbedieneinrichtung ein horizontal und vertikal verfahrbares und die Geometrievorrichtung aufnehmendes Aufnahmeelement umfasst. Das Aufnahmeelement kann gabelförmig ausgebildet sein und zumindest zwei Gabelzinken aufweisen, auf welchen die jeweilige Geometrievorrichtung während des Transports zwischen der Bereitschaftsposition und der jeweiligen Lagerposition aufliegt. Die Regalbedieneinrichtung kann als vertikal verfahrbarer Hubbalken ausgebildet sein, welcher mit dem horizontal verfahrbaren Aufnahmeelement verbunden ist.Furthermore, it is provided that the storage and retrieval system comprises a horizontally and vertically displaceable receiving element that receives the geometry device. The receiving element can be fork-shaped and have at least two fork prongs on which the respective geometry device rests during transport between the standby position and the respective storage position. The storage and retrieval system can be designed as a vertically displaceable lifting beam, which is connected to the horizontally displaceable receiving element.
Ein weiteres erfindungsgemäßes Merkmal besteht darin, dass das Regal zumindest zwei separate Regaleinheiten umfasst, welche jeweils mehrere übereinander angeordnete Ablagen für jeweils zumindest eine Geometrievorrichtung aufweisen, wobei den beiden Regaleinheiten eine gemeinsame Regalbedieneinrichtung zugeordnet ist. Hierdurch kann die Anzahl an bevorrateten Geometrievorrichtungen erhöht werden, und zwar ohne dass weitere Investitionen im Hinblick auf eine weitere Regalbedieneinrichtung oder andere Transport- oder Förderelemente erforderlich sind.Another inventive feature is that the shelf comprises at least two separate shelf units, each of which has a plurality of shelves arranged one above the other for at least one geometry device, with a common shelf operating device being assigned to the two shelf units. As a result, the number of stored geometry devices can be increased, to be precise without the need for further investments in terms of a further storage and retrieval system or other transport or conveying elements.
In diesem Fall erweist es sich als besonders zweckmäßig, dass die beiden separaten Regaleinheiten derart einander gegenüberliegend angeordnet sind, dass sich zwischen diesen ein Zwischenraum ausbildet, in welchem die gemeinsame Regalbedieneinrichtung angeordnet ist. Hierdurch können die Geometrievorrichtungen besonders schnell auf den jeweiligen Ablagen der beiden Regaleinheiten abgelegt bzw. von diesen entnommen werden.In this case, it proves to be particularly expedient for the two separate shelf units to be arranged opposite one another in such a way that an intermediate space is formed between them, in which the common shelf operating device is arranged. As a result, the geometry devices can be placed on the respective shelves of the two shelf units or removed from them particularly quickly.
Eine besonders praxisnahe Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird auch dadurch erreicht, dass der Drehtisch derart relativ zu dem Regal angeordnet ist, dass die in der Bereitschaftsposition auf dem Drehtisch angeordnete Geometrievorrichtung fluchtend zu den vertikal übereinander angeordneten Geometrievorrichtungen im Regal ausgerichtet ist. Hierdurch wird gewährleistet, dass die jeweilige Geometrievorrichtung mittels des Regalbediengeräts in der Bereitschaftsposition auf dem Drehtisch abgelegt bzw. von diesem entnommen werden kann. Für den Transport der Geometrievorrichtungen zwischen dem Drehtisch und dem Regal sind also keine weiteren zwischengeschalteten Transport- oder Handhabungseinrichtungen erforderlich.A particularly practical development of the present invention is also achieved in that the turntable is arranged relative to the shelf in such a way that the geometry device arranged on the turntable in the standby position is aligned with the geometry devices arranged vertically one above the other on the shelf. This ensures that the respective geometry device can be placed in the ready position on the turntable or removed from it by means of the storage and retrieval unit. For the transport of the geometry devices between the turntable and the shelf, no further intermediate transport or handling devices are required.
Erfindungsgemäß ist außerdem vorgesehen, dass sämtliche der in der Arbeitsposition, in der Bereitschaftsposition und in der Lagerposition angeordnete Geometrievorrichtungen horizontal ausgerichtet sind. Hierdurch sind während des Verfahrens der Geometrievorrichtungen zwischen der Arbeitsposition, der Bereitschaftsposition und der jeweiligen Lagerposition keine Schwenkbewegungen der Geometrievorrichtungen um eine horizontale Achse, durch welche ein erhöhter Raumbedarf benötigt wird, erforderlich. Die Geometrievorrichtungen umfassen jeweils eine Grundplatte mit mehrere Spann- und Fixierelementen zum Aufspannen der zu bearbeitenden Bauteile bzw. Bauteilvarianten, wobei die Grundplatten der jeweiligen Geometrievorrichtung bei einer horizontalen Ausrichtung großflächig auf dem Drehtisch, auf der Ablage im Regal und auf dem Aufnahmeelement der Regalbedieneinrichtung aufliegen, sodass zusätzliche Fixierungen der Geometrievorrichtungen während des Transports oder der Lagerung nicht erforderlich sind.According to the invention it is also provided that all of the geometry devices arranged in the working position, in the standby position and in the storage position are aligned horizontally. As a result, during the movement of the geometry devices between the working position, the standby position and the respective storage position, no pivoting movements of the geometry devices about a horizontal axis, which require more space, are required. The geometry devices each include a base plate with several clamping and fixing elements for clamping the components or component variants to be processed, with the base plates of the respective geometry device resting over a large area on the turntable, on the shelf in the shelf and on the receiving element of the shelf operating device in a horizontal orientation, so that additional fixations of the geometry devices are not required during transport or storage.
Alternativ können auch sämtliche der in der Arbeitsposition, in der Bereitschaftsposition und in der Lagerposition angeordnete Geometrievorrichtungen vertikal ausgerichtet sein. Auch hierbei sind während des Verfahrens der Geometrievorrichtung zwischen der Arbeits-, der Bereitschafts- und der jeweiligen Lagerposition keine Schwenkbewegungen um eine horizontale Achse erforderlich. Durch die vertikale Ausrichtung der Grundplatten der Geometrievorrichtungen wird der erforderliche Platzbedarf für die in der Lagerposition angeordneten Geometrievorrichtungen reduziert.Alternatively, all of the geometry devices arranged in the working position, in the standby position and in the storage position can be aligned vertically. In this case, too, no pivoting movements about a horizontal axis are required during the movement of the geometry device between the working position, the standby position and the respective storage position. The vertical alignment of the base plates of the geometry devices reduces the space required for the geometry devices arranged in the storage position.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in
-
1 eine Fertigungsstation in einer perspektivischen Darstellung; -
2 die in1 dargestellte Fertigungsstation in einer Seitenansicht; -
3 die in1 dargestellte Fertigungsstation in einer Draufsicht; -
4 ein Regal der Fertigungsstation in einer perspektivischen Darstellung; -
5 ein Regalbediengerät in einer perspektivischen Darstellung.
-
1 a manufacturing station in a perspective view; -
2 in the1 illustrated manufacturing station in a side view; -
3 in the1 illustrated manufacturing station in a plan view; -
4th a shelf of the manufacturing station in a perspective view; -
5 a stacker crane in a perspective view.
Anhand der
Die Fertigungsstation
Die in der Fertigungsstation
Mittels der Fertigungsstation
Für einen schnellen und prozesssicheren Wechsel der Geometrievorrichtungen
Der um eine vertikale Achse
Mittels der dem Regal
Die durch Verschwenken des Drehtisches
Nach dem Ablegen der Geometrievorrichtung
Der Drehtisch
Das Regal
Wie in den
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- FertigungsstationManufacturing station
- 22
- GeometrievorrichtungGeometry device
- 33
- GrundplatteBase plate
- 44th
- Positionier-, Spann- und FixierelementPositioning, clamping and fixing element
- 55
- Schweißroboter Welding robots
- 66
- FertigungsrichtungProduction direction
- 77th
- TransportroboterTransport robots
- 88th
- GreifeinrichtungGripping device
- 99
- Schienerail
- 1010
- Arbeitsposition Working position
- 1111
- DrehtischTurntable
- 1212th
- Regalshelf
- 1313
- RegalbedieneinrichtungStorage and retrieval system
- 1414th
- Achseaxis
- 1515th
- Ablagefläche Storage space
- 1616
- BereitschaftspositionStandby position
- 1717th
- SchwenkbewegungSwivel movement
- 1818th
- LagerpositionStock item
- 1919th
- AblageFiling
- 2020th
- Regaleinheit Shelf unit
- 2121st
- ZwischenraumSpace
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- WO 9219486 A1 [0002]WO 9219486 A1 [0002]
- DE 19917908 A1 [0004]DE 19917908 A1 [0004]
- DE 69621443 T2 [0006]DE 69621443 T2 [0006]
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Legal Events
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